【搞定Java基礎】之 i++ 和 ++i 詳解
目 錄：
一、i++ 和 ++i 的基本概念
在幾乎所有的指令式程式設計語言中，必然都會有 i++ 和 ++i 這種語法。有些語言中 i++ 和 ++i 既可以作為左值又可以作為右值，筆者專門測試了一下，在Java語言中，這兩條語句都只能作為右值，而不能作為左值。同時，它們都可以作為獨立的一條指令執行。
int i = 0; int j1 = i++; // 正確 int j2 = ++i; // 正確 i++; // 正確 ++i; // 正確 i++ = 5; // 編譯不通過 ++i = 5; // 編譯不通過
如下圖所示，當 i++ 或者 ++i 作為左值時，編譯提醒：左邊必須為變數。
關於i++和++i的區別，稍微有經驗的程式設計師都或多或少都是瞭解的，為了文章的完整性，本文也通過例項來簡單地解釋一下。
public static void main(String[] args) {
int i = 1;
int j1 = i++;
System.out.println("j1 = " + j1); // 1
System.out.println("i = " + i); // 2
}執行結果：
public static void main(String[] args) { int i = 1; int j2 = ++i; System.out.println("j1 = " + j2); // 2 System.out.println("i = " + i); // 2 }
執行結果：
上面的例子中可以看到，無論是 i++ 和 ++i 指令，對於 i 變數本身來說是沒有任何區別的，指令執行的結果都是 i 變數的值加 1。而對於 j1 和 j2 來說，這就是區別所在。
int i = 1;
int j1 = i++; // 先將i的原始值（1）賦值給變數j1（1），然後i變數的值加1
int j1 = ++i; // 先將i變數的值加1，然後將i的當前值（2）賦值給變數j1（2）上面的內容是程式設計基礎，是程式設計師必須要掌握的知識點。本文將在此基礎上更加深入地研究其實現原理和陷阱，也有一定的深度。在讀本文之前，您應該瞭解：
- 多執行緒相關知識
- Java編譯相關知識
- JMM（Java記憶體模型）
本文接下來的主要內容包括：
- Java中 i++ 和 ++i 的實現原理
- 在使用 i++ 和 ++i 時可能會遇到的一些“坑”
二、i++ 和 ++i 的實現原理
接下來讓我們深入到編譯後的位元組碼層面上來了解 i++ 和 ++i 的實現原理，為了方便對比，筆者將這兩個指令分別放在2個不同的方法中執行，原始碼如下：
public class Test {
public void testIPlus() {
int i = 0;
int j = i++;
}
public void testPlusI() {
int i = 0;
int j = ++i;
}
}將上面的原始碼編譯之後，使用javap命令檢視編譯生成的程式碼（忽略次要程式碼）如下：
...
{
...
public void testIPlus();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=3, args_size=1
0: iconst_0 // 生成整數0
1: istore_1 // 將整數0賦值給1號儲存單元（即變數i）
2: iload_1 // 將1號儲存單元的值載入到資料棧（此時 i=0，棧頂值為0）
3: iinc 1, 1 // 1號儲存單元的值+1（此時 i=1）
6: istore_2 // 將資料棧頂的值（0）取出來賦值給2號儲存單元（即變數j，此時i=1，j=0）
7: return // 返回時：i=1，j=0
LineNumberTable:
line 4: 0
line 5: 2
line 6: 7
public void testPlusI();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=3, args_size=1
0: iconst_0 // 生成整數0
1: istore_1 // 將整數0賦值給1號儲存單元（即變數i）
2: iinc 1, 1 // 1號儲存單元的值+1（此時 i=1）
5: iload_1 // 將1號儲存單元的值載入到資料棧（此時 i=1，棧頂值為1）
6: istore_2 // 將資料棧頂的值（1）取出來賦值給2號儲存單元（即變數j，此時i=1，j=1）
7: return // 返回時：i=1，j=1
LineNumberTable:
line 9: 0
line 10: 2
line 11: 7
}
...可以從上面的位元組碼檔案看出，造成結果不同的原因就是：“1號儲存單元的值加1的操作”和“將1號儲存單元的值載入到資料棧”的先後順序造成的。如果前者在後者之前，則結果就是1，反之則為0。
三、i++ 和 ++i 在使用時的一些坑
i++ 和 ++i 在一些特殊場景下可能會產生意想不到的結果，本節介紹兩種會導致結果混亂的使用場景，並剖析其原因。
3.1、i = i++ 導致的結果“異常”
【案例1：】首先來看一下下面程式碼執行後的結果。
public static void main(String[] args) {
int i = 0;
i = i++;
System.out.println("i = " + i); // 0
}執行結果：
正常來講，執行的結果應該是：i = 1，實際結果卻是：i = 0，這多少會讓人有些詫異。為什麼會出現這種情況呢？我們來從編碼後的程式碼中找答案。上面的程式碼編譯後的核心程式碼如下：
0: iconst_0 // 生成整數0
1: istore_1 // 將整數0賦值給1號儲存單元（即變數i，i=0）
2: iload_1 // 將1號儲存單元的值載入到資料棧（此時 i=0，棧頂值為0）
3: iinc 1, 1 // 1號儲存單元的值+1（此時 i=1）
6: istore_1 // 將資料棧頂的值（0）取出來賦值給1號儲存單元（即變數i，此時i=0）
7: getstatic #16 // 下面是列印到控制檯指令
10: new #22
13: dup
14: ldc #24
16: invokespecial #26
19: iload_1
20: invokevirtual #29
23: invokevirtual #33
26: invokevirtual #37
29: return從編碼指令可以看出，i 被棧頂值所覆蓋，導致最終 i 的值仍然是 i 的初始值。無論重複多少次 i = i++ 操作，最終 i 的值都是其初始值。
實際上：i++ 有中間快取變數,，i = i++ 等價於
temp = i;
i = i + 1;
i = temp;所以 i 不變, 依然是0。
【案例2：】下面用上面這個例子來對比下這個案例：
和上面上面的兩端程式碼中唯一的差別就是 i++ 的結果有沒有賦值給 i ，但是輸出的 i 的結果一個加了1，而1個沒有加。這是為什麼呢？
public static void main(String[] args) {
int i = 0;
i++;
System.out.println("i = " + i); // 1
}執行結果：
我們看下編譯的位元組碼檔案：
0: iconst_0 // 生成整數0
1: istore_1 // 將整數0賦值給1號儲存單元（即變數i，i=0）
2: iinc 1, 1 // 1號儲存單元的值+1（此時 i=1）
5: getstatic #2
8: new #3
11: dup
12: invokespecial #4
15: ldc #5
17: invokevirtual #6
20: iload_1
21: invokevirtual #7
24: invokevirtual #8
27: invokevirtual #9
30: return【案例3：】i++會產生這樣的結果，那麼++i又會是怎樣呢？同樣的程式碼順序，將i++替換成++i如下：
public static void main(String[] args) {
int i = 0;
i = ++i; // IDE丟擲【The assignment to variable i has no effect】警告
System.out.println("i = " + i); // 1
}IDE丟擲【The assignment to variable i has no effect】警告：
執行結果：
可以看到，使用 ++i 時出現了“正確”的結果，同時Eclipse IDE中丟擲【The assignment to variable i has no effect】警告，警告的意思是將值賦給變數 i 毫無作用，並不會改變 i 的值。也就是說：i = ++i 等價於 ++i。
3.2、多執行緒併發引發的混亂
先來看看之前部落格中的一個例子，例子中展示了在多執行緒環境下由 i++ 操作引起的資料混亂。引發混亂的原因是：i++操作不是原子操作。
雖然在Java中 i++ 是一條語句，位元組碼層面上也是對應 iinc 這條JVM指令，但是從最底層的CPU層面上來說，i++ 操作大致可以分解為以下3個指令：
1、取數 int temp = i;
2、累加 i = i + 1;
3、儲存 i = temp;
其中的一條指令可以保證是原子操作，但是3條指令合在一起卻不是，這就導致了 i++ 語句不是原子操作。
如果變數 i 用 volatile 修飾是否可以保證 i++ 是原子操作呢，實際上這也是不行的。因為 volatile 不能保證變數狀態的“原子性操作”。如果要保證累加操作的原子性，可以採取下面的方法：
1、將 i++ 置於同步塊中，可以是synchronized或者J.U.C中的排他鎖（如ReentrantLock等）。
2、使用原子性（Atomic）類替換 i++，具體使用哪個類由變數型別決定。如果 i 是整形，則使用 AtomicInteger 類，其中的 AtomicInteger.getAndIncrement() 就對應著 i++ 語句，不過它是原子性操作。
本文轉發自：http://hinylover.space/2017/07/30/java-i-self-increament/